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ナノトポグラフィーのアクティブ除振対策

ナノトポグラフィー(光干渉検査装置)は鏡表面の微細な状態を観測する一種の顕微鏡であり、ウエハの検査装置などに応用されている。検査装置としての能力を最大限発揮させるためには設置振動環境は小さいほど良く、本件ではアクティブエアサーボによる除振を行った。

対策のポイント

この装置の設置許容振動は明確に示されていないが振動評価曲線(Vibration Criterion Curves)のVC-CからVC-Dを目標として除振対策を行った。これは、1μmサイズの加工からSEM、TEM設置の振動環境とされるレベルである。

原因

シリコンウエハの欠陥検査などに使用されるナノトポグラフィー(光干渉検査装置)は顕微鏡と同じように振動環境に敏感であり、装置の能力(分解能)を左右するとまで言われている。
しかし設置環境の振動条件を明確に開示されている例は少なく、ユーザーの判断にゆだねられる事が多いようである。今回は微細加工の振動環境指針としてよく利用される振動評価曲線(Vibration Criterion Curves )のVC-CからVC-Dを目標として事前計測から対策立案を行った。
本件設置基礎では、鉛直方向の振動よりむしろ水平方向の振動が大きく、およそ-20dB(1/10)の振動減衰量が必要と判断された。
図1に事前振動測定トリパタイトを示す。

図1 事前振動測定トリパタイト
図1 事前振動測定トリパタイト

対策

除振対策として当初からアクティブ制御方式の採用が決定されており、装置として空気ばねアクチュエータによるトルクバランス方式、制御はフィードバック及びフィードフォワードを装備したダブルアクティブ除振装置が採用された。
装置寸法は2,000L×1,500W×400H(mm)、許容搭載質量は1,500Kgである。

図2は除振装置の基礎(鉄骨架台)−定盤間の振動伝達特性であり、振動増幅域を持たないアクティブ除振特有の特性を示している。

図2 アクテイブ除振装置の伝達特性
図2 アクテイブ除振装置の伝達特性

図3にアクティブ除振装置定盤上の振動トリパタイトを示す。
卓越した振動の成分がよく制御され、所期の目標を充分満足している事がわかる。

図3 対策後定盤振動トリパタイト
図3 対策後定盤振動トリパタイト

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